ACT6_grupo 201015_67.Trabajo Colaborativo Con Solid Ado Final

8/3/2019 ACT6_grupo 201015_67.Trabajo Colaborativo Con Solid Ado Final

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2011

11/10/2011

TRABAJOCOLABORATIVO DE

TERMODINAMICA



UNIVERDIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIAUNAD

TERMODINAMICA

TRABAJO COLABORATIVO UNO

PRESENTADO POR:LEONARDO VALDERRAMA LOZANO

CC: 86.041.482ANDRES HUMBERTO CASTAÑEDA

CC: 1122126074

TIRONE ALBERTO PALLARES MACHADO

CC: 72.163.802

PRESENTADO A:VICTORIA GUTIERREZ

GRUPO COLABORATIVO: 201015_67

8 DE OCTUBRE DEL 2011

INTRODUCION



La termodinámica puede definirse como el tema de la Física que estudia losprocesos en los que se transfiere energía como calor y trabajo.Sabemos que se

efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de un cuerpo a otro por mediosmecánicos. El calor es una transferencia de energía de un cuerpo a un segundocuerpo que está a menor temperatura. O sea, el calor es muy semejante al trabajo.

A continuación presentamos el desarrollo de nuestro primer trabajo colaborativo,donde damos a conocer por medio de ejercicios o problemas propias de estaimportante materia, cada uno de los conceptos y temas fundamentales de latermodinámica.

La unidad número uno (ley cero, trabajo y la primera ley de la termodinámica) estácompuesta por tres capítulos de los cuales esperamos aprender y entender su

importancia tanto para nuestra carrera como vida diaria.

Por medio de este trabajo y de las fórmulas utilizadas podemos decir que laTermodinámica es el estudio de las transformaciones e intercambios de la energía.

OBJETIVOS



Objetivo General.

Desarrollar cada uno de los ejercicios propuestos en la guía para afianzar nuestros

conocimientos relacionados con la termodinámica.

• Elaborar un resumen con las principales fórmulas por lección y capítulo, de

• la unidad uno del módulo de termodinámica.

• Resolver once preguntas planteadas.

• Elaborar un trabajo final.

Objetivos específicos

• Contribuir al fortalecimiento de nuestros conocimientos paradesempeñarnos de forma positiva y objetiva en la elaboración de talleres oactividades.

• Actuar con responsabilidad y entrega en el desarrollo de cada actividad

programada.

• Resaltar y reconocer la importancia de esta asignatura para nuestro estudioy carrera que cada uno de nosotros estamos desempeñando.



FASE UNO

1. ELABORAR UN RESUMEN CON LAS PRINCIPALES FORMULAS, POR CADALECCIÓN Y CAPÍTULO, DE LA UNIDAD UNO DEL MÓDULO DE TERMODINÁMICA

LEY CERO DE LA TERMODINÁMICA

La termodinámica es la ciencia que se ocupa del estudio de la energía y sustransformaciones, particularmente la transformación del calor en trabajo. En todos losfenómenos de naturaleza física o química se encuentran presentes interaccionesenergéticas que se deben estudiar con detalle para aprovechar en forma óptima laenergía producida o determinar la cantidad de energía que demanda un proceso enparticular.

Cuando dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero se encuentran en

equilibrio térmico entre sí.

A fin de explicar el concepto de equilibrio térmico considere dos bloques de cobrede la misma geometría y peso, aislados de los alrededores, pero en contacto entresí. Uno de los bloques está más caliente que el otro por lo tanto su temperatura esmayor, su resistencia eléctrica y su volumen también lo son. Al entrar en contactolos dos bloques aislados de sus alrededores se produce unintercambio(interacción), energética, que puede observarse a través deldecremento de temperatura, volumen y resistencia eléctrica en el bloque máscaliente; al mismo tiempo se lleva a cabo un aumento de las mismas propiedadesen el bloque frío. Cuando todos los cambios observables cesan, esta interacción la

térmica o de calor a terminado y se dice que ambos bloques han alcanzado elequilibrio térmico

Si dos cuerpos se encuentran en equilibrio térmico con un tercero, los dos se encontraránen equilibrio térmico entre sí.

Escalas de temperaturas:

LECCIÓN 3 CALOR.



El calor es una forma particular de energía en transición que se identifica sólo cuandocruza las paredes del sistema que se encuentra a temperatura diferente de otro sistema ode los alrededores.

Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas de un mismocuerpo que se encuentran a distintas temperaturas. Este flujo siempre ocurre desde elcuerpo de mayor temperatura hacia el cuerpo de menor temperatura, ocurriendo latransferencia de calor hasta que ambos cuerpos se encuentren en equilibrio térmico (ejemplo: una bebida fría dejada en una habitación se entibia).

m

LECCIÓN 4 ECUACIONES DE ESTADO:

El estado de una sustancia pura se describe en función de propiedades intensivas como Pv y T, las cuales se relacionan mediante ecuaciones conocidas generalmente como

Ecuaciones de estado. La más sencilla de ellas es la muy conocida ecuación de estadode gas ideal, denominada así porque todo gas cuyas propiedades cumplan con estarelación se considera que tiene un comportamiento ideal. En general la mayoría de losgases reales a presiones bajas, como la presión atmosférica y temperaturas iguales osuperiores a las del medio ambiente, tienen un comportamiento ideal. La ecuación deestado de gas ideal se expresa bajo cualquiera de las siguientes expresionesmatemáticas:

LECCIÓN 5: ECUACIÓN DE ESTADO

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_t%C3%A9rmico



Ecuación de Redlich- Kwong Esta es una ecuación mucho más exacta que la ecuaciónde van der Waals y aplicable en

un mayor rango de presión y temperaturas.

P=RT/(V-b) – a/V(V+b)T

Una ecuación de estado exacta, que es una representación analítica del

comportamiento, frecuentemente es deseable desde un punto de vista computacional. Se handesarrollado muchas ecuaciones de estado diferentes. La mayoría de ella sonexactas solo hasta una cierta densidad menor que la densidad critica, aunqueunas pocas son razonablemente exactas hasta aproximadamente 2.5 veces dichadensidad critica. Todas las ecuaciones de estado resultan ser muy inexactas

cuando la densidad excede la densidad máxima para la que se obtuvo la ecuación.

Pueden identificarse tres amplias clasificaciones de ecuaciones de estado, asaber, generalizadas, empíricas y teóricas.

La más conocida de las ecuaciones de estado generalizadas es también la másantigua, a saber, la ecuación de van der Waals, que fue presentada en 1873 comoun perfeccionamiento semiteórico de la ecuación de gas ideal. La ecuación deestado de van der Waals es:

CAPITULO 2 TRABAJOS LECCIÓN 6 TRABAJOS:

Del estudio de la física Ud. debe saber que el trabajo es una forma particular de energíaque corresponde a una magnitud escalar definida como el producto punto de dosmagnitudes vectoriales: la fuerza y el desplazamiento realizado en la misma dirección de

la fuerza. También recordará que matemáticamente el trabajo se expresa como:



Una manera de transferir energía desde un sistema que está a más temperatura, aotro, que tiene menos, es por medio de calor. Pero existe otra forma, y esmediante un trabajo.

La forma habitual de realizar un trabajo sobre un sistema termodinámico esmediante un cambio de volumen.

La fuerza que el gas ejerce sobre una superficie, determina una presión, que alprovocar desplazamiento, origina un cambio de volumen, es decir:

• Cuando se comprime el sistema, recibe en forma de trabajo una energíatransmitida por el entorno , incrementando, por tanto, su propia energía por lo que diremos que, Wcompresión > 0

Dado que hay contracción de volumen (ðV=Vf - Vi), entonces ðV < 0 , y la fórmuladel trabajo quedará:

• Cuando el sistema se expande, transmite una parte de su energía alentorno en forma de trabajo, disminuyendo así su energía, por lo queconsideraremos que, W compresión < 0

LECCIÓN 7 DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS:

Son representaciones en coordenadas cartesianas de las propiedades de un sistemadurante el transcurso de un proceso. Se utilizan para visualizar, predecir o analizar loscambios producidos en la medida en que ocurren diferentes procesos termodinámicos

Los diagramas termodinámicos son una variedad de los gráficos que llamamos"nomogramas". Los nomogramas son gráficos que tienen líneas que muestran solucionesa una serie de ecuaciones. Cada línea del diagrama representa cientos de solucionespara una determinada ecuación. Son una excelente herramienta empleada por losmeteorólogos para entender la atmósfera y se emplean esencialmente como unaherramienta para predecir el tiempo severo obteniendo parámetros de temperatura yhumedad a través de técnicas gráficas. Mediante este tipo de diagramas se pueden



conocer las características termodinámicas de la masa de aire, su grado de estabilidad ypronosticar altura de las nubes.

Ejemplos:

LECCIÓN 8 DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS:

Relación entre el volumen y la masa de una sustancia pura en cada fase:



Diagrama p-V (diagrama de Clapeyron):

Este es uno de los más comunes. Tiene las siguientes propiedades de interés: el áreabajo la curva representa el trabajo sin trabajo de flujo en un ciclo cerrado, si el ciclo serecorre a favor de los punteros del reloj, el trabajo intercambiado es positivo (ciclo motriz).

Si se recorre en contra de los punteros del reloj, el trabajo intercambiado es negativo (cicloque absorbe trabajo).

Diagrama T-S (temperatura-entropía o Diagrama Entrópico):

Es muy empleado, pues (si las evoluciones son reversibles) el área encerrada por el cicloo bajo la curva representa los calores intercambiados.

Diagrama H-S (entalpía-entropía o Diagrama de Mollier):

También es diagrama común, pues permite representar con facilidad evoluciones reales yestudiar las variaciones de entalpía. Esto último es clave al momento de estudiar intercambios de calor y trabajo basándose en el primer principio.

LECCIÓN 9 PROPIEDADES TERMODINÁMICAS:

Propiedades intensivas y extensivas.

Todo sistema termodinámico se caracteriza por unas propiedades que definen su estadoenergético. Estas propiedades se clasifican en intensivas si no dependen de la masa delsistema y extensivas si dependen de la masa o “extensión” del sistema. Así la presión yla temperatura son propiedades intensivas, mientras que el volumen, el número de moleso la masa son extensivos. Esta diferencia es necesaria tenerla en cuenta para posterioresanálisis.



Son características que se pueden observar, medir o cuantificar en las sustancias o en lossistemas.La cantidad y tipo de propiedades que se puedan establecer para un sistema dependendel tipo de observación que se halla establecido para el análisis del sistema. Por ejemplosi el enfoque usado es el macroscópico se pueden establecer propiedades comotemperatura (T), presión (P), energía(e), energía interna(u), y entalpia(h) y otras, que deningún modo serían establecidas utilizando el enfoque microscópico.Para apropiar mejor esta definición, a continuación se hace detalle sobre dos aspectosprimordiales de las propiedades.

CAPITULO 3 PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA.

Un sistema que realiza un proceso cíclico conformado de una secuencia cualquiera deprocesos intermedios al final de los cuales el sistema regresa nuevamente al estadoinicial. Advierta que en cada uno de estos procesos intermedios el sistema puedeinteractuar con los alrededores para intercambiar calor, para realizar trabajo o para que serealice trabajo sobre él. Si se calcula el trabajo neto producido y se compara con el calor neto transferido se podrá comprobar que estas cantidades son iguales.

LECCIÓN 12 ENTALPIAS:

Recordando, la entalpía se define en función de la energía interna, de la presión y delvolumen del sistema, mediante la relación H= U+ PV o también en términos de

Propiedades intensivas como h= u+ Pv. Por lo tanto tampoco se podría establecer unvalor absoluto para la entalpía. Pero si se establece un estado de referencia ésta sepuede calcular a partir de los valores de la energía interna.

Función de la energía interna, de la presión y del volumen del sistema.

La entalpía de formación (Δf H0) de un compuesto químico es la variación deentalpía de la reacción de formación de dicho compuesto a partir de las especieselementales que lo componen, en su forma más abundante. Por ejemplo, la

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Entalp%C3%ADa



entalpía de formación del agua, formada por hidrógeno y oxígeno, seríaequivalente a la entalpía de reacción de hidrógeno diatómico y oxígeno diatómico.

Así, la entalpía de formación de un compuesto es la energía necesaria para formar un mol de dicho compuesto a partir sus elementos, medida, normalmente, en unascondiciones de referencia estándar, 1 atm de presión y una temperatura de 298 K(25 °C).

Esta entalpía es negativa cuando se trata de una reacción exotérmica, quedesprende calor, mientras que es positiva cuando es endotérmica, y resulta nulapara los compuestos diatómicos.

LECCIÓN 13: PRIMERA LEY Y REACCIONES QUÍMICAS.

.Una reacción química implica la transformación de las sustancias denominadasreactantes en otras de naturaleza completamente distinta que se conocen comoproductos, durante la reacción se presentan cambios energéticos que si el sistemareactante se encuentra aislado térmicamente se manifiestan en un aumento o undescenso de la temperatura según el sistema libere o requiera calor.

1. Ley Cero y Escalas de T y p

Si una sustancia 1 cuya función f (p1,V1) define una temperatura T 1, y que está

en equilibrio térmico con una sustancia 2, tendremos:

f (p1,V1) = f (p2,V2)

Y si la sustancia 1 también está en equilibrio térmico con una tercera sustancia:

f (p1,V1) = f (p3,V3)

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_diat%C3%B3mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3geno_diat%C3%B3mico

http://es.wikipedia.org/wiki/Ox%C3%ADgeno_diat%C3%B3mico



Entonces, se concluye que:

f (p2,V2) = f (p3,V3)

Ley Cero “Si dos cuerpos están en equilibrio térmico con un tercero, entonces los trescuerpos estarán en equilibrio térmico entre sí”. Una consecuencia de la “ley cero “permitededucir que si las tres sustancias están en equilibrio térmico, se puede decir que poseenuna propiedad en común. A esta propiedad o función se la denomina “temperatura”, quees una propiedad intensiva, puesto que no depende de la cantidad de sustanciaconsiderada. Por ende, la temperatura es la propiedad que se utiliza para determinar si unsistema está en equilibrio térmico con otro(s). De esta forma, es posible determinar unaescala de temperatura, y uno de los grandes triunfos de la termodinámica fue lademostración que existe un cero absoluto de temperatura (ver Tercera Ley).

LECCIÓN 14: LEY DE HESS:

El químico ruso Germain Henry Hess enunció en 1840 que el cambio de entalpía en unareacción química es igual tanto si la reacción se realiza en una sola etapa o en variasetapas consecutivas. Este enunciado se conoce como la ley de Hess y es consecuenciade que la entalpía es una propiedad termodinámica y como tal una función de punto, por

lo cual no depende del proceso en sí, sino de los estados inicial y final. La ley de Hesstambién se puede expresar de la siguiente manera: Si una reacción química essusceptible de expresar como una sumatoria de reacciones secuenciales.

En termodinámica, la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840 establece que: «si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de

productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si lareacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas», esto es que los cambios deentalpía son aditivos: ΔHneta = ΣΔHr .

Equivalentemente, se puede decir que el calor de reacción sólo depende de losreactivos y los productos, o que el calor de reacción es una función de estado; eneste sentido la ley de Hess es la aplicación a las reacciones químicas del primer

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Germain_Henri_Hess

http://es.wikipedia.org/wiki/1840

http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_(qu%C3%ADmica)

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor_de_reacci%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estado

http://es.wikipedia.org/wiki/Primer_principio_de_la_termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Termodin%C3%A1mica

http://es.wikipedia.org/wiki/Germain_Henri_Hess

http://es.wikipedia.org/wiki/1840

http://es.wikipedia.org/wiki/Reactivo

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica

http://es.wikipedia.org/wiki/Producto_(qu%C3%ADmica)

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor_de_reacci%C3%B3n&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/Funci%C3%B3n_de_estado




principio de la termodinámica; debido a que fue enunciada unos diez años antesque ésta, conserva su nombre histórico.[1]

Por ejemplo, el carbono en forma de grafito puede oxidarse hasta dióxido (1) omonóxido (2) de carbono, por otro lado, el monóxido de carbono puede oxidarsehasta dióxido (3). Como se ve a continuación, la suma de las entalpías de lareacción en dos pasos (2)+(3) es igual a la entalpía de la reacción en un paso (1):

LECCIÓN 15: CALOR INTEGRAL DE DISOLUCIÓN:

Al cambio de entalpía cuando un mol de soluto se disuelve en n moles de solvente a unatemperatura de 25 C y presión de 1 atmósfera se le denomina calor integral de solución yse representa generalmente como

H s. El valor numérico del calor de disolución depende por lo tanto del número de molesde solvente n.

Se define como la variación de entalpía que se produce al disolver una determinadacantidad de soluto en cierta cantidad de disolvente. La variación total de calor, por mol desoluto, cuando la disolución se ha completado, es el calor integral de disolución. El calor integral de disolución varía con el número de moles de disolvente en los que se hadisuelto el soluto.

PROPIEDAD TERMOMETRICA


http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Hess#cite_note-morcillo-0

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Grafito

http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono


http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Hess#cite_note-morcillo-0

http://es.wikipedia.org/wiki/Carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Grafito

http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Di%C3%B3xido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Mon%C3%B3xido_de_carbono



LA ESCALA DE TEMPERATURA TERMODINÁMICA UTILIZADA EN EL SISTEMA INGLÉS:

LAS DIFERENCIAS DE TEMPERATURAS EN GRADOS CELSIUS Y KELVIN

Ecuación 17

Ecuacion 18

DIFERENCIAS EN TEMPERATURAS EN GRADOS FAHRENHEIT Y RANKINE:

Ecuacion 19

Ecuacion 20

LAS UNIDADES UTILIZADAS PARA EL CALOR CORRESPONDEN A UNIDADES DE ENERGÍA

Ecuacion 21

= t Ecuacion 22

TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN

Ecuacion 23

EXPRESIÓN MATEMÁTICA DE LA LEY DE FOURIER PARA LA CONDUCCIÓN DEL CALOR:

Ecuacion 24

MODELO MATEMÁTICO SIMPLIFICADO QUE PERMITE CALCULAR LA TASA DE TRANSFERENCIA DE CALOR PORCONVENCIÓN

Ecuacion 25



LEY DE STEFAN- BOLTZMANN

Ecuación 26

LA CANTIDAD DE CALOR EMITIDA POR MATERIALES REALES A IGUAL TEMPERATURA ES MENOR EN

UN DETERMINADO FACTOR

Ecuación 27

EXPRECION DE UNA SUPERFICIE EXPUESTA A RADIACIÓN PUEDE ABSORBER ENERGÍA

Ecuación 28

LA TASA DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN

= Ecuación 29

ECUACIÓN DE ESTADO DE GAS IDEA

Ecuacion 60

Ecuacion 61

ecuacion 62

VOLUMEN ESPECÍFICO REAL DE UN GAS A PRESIÓN Y TEMPERATURA DEFINIDAS Y EL VOLUMEN DE ESE

MISMO

ecuacion 63

LA ECUACIÓN DE ESTADO DE GAS IDEAL PUEDE SER MEJORADA CON LAINTRODUCCIÓN DEL FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z ,



Ecuación 64

Ecuación 65

ECUACIÓN DE ESTADO, TENIENDO EN CUENTA EL COMPORTAMIENTO QUEPRESENTAN LOS GASES REALES

Ecuación 66

LAS PRESIONES Y TEMPERATURAS REDUCIDAS

Ecuación 67

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD Z

Ecuación 68

ECUACIÓN DE VAN DER WAALS

P = RT/V–b - a/V2 Ecuacion 69

CONSTANTES A Y B EN FUNCIÓN LA TEMPERATURA Y PRESIÓN CRÍTICAS

Ecuación 70

ECUACIÓN DE REDLICH- KWONG }



Ecuación 71

Ecuación 72

Ecuación 73

Ecuación 74

Ecuación de Redlich - Kwong – Soave

P

Ecuaciones de estado de virial

Ecuacion 76

Ecuacion 77

MATEMÁTICAMENTE EL TRABAJO SE EXPRESA COMO

ecuacion 30

PRESIÓN POR EL ÁREA TRANSVERSAL DEL CILINDRO

ecuacion 31

LOS ESTADOS DE UN SISTEMA TERMODINÁMICO

Ecuacion 32



PRODUCTO DE LA PRESIÓN POR LA DIFERENCIA DE LOS VOLÚMENES.

W = P 2 /1 dv = PV ʃ Ecuacion33

LA ECUACIÓN DE ESTADO BAJO LA CONDICIÓN DE PRESIÓN CONSTANTE

ecuacion 34

EL TRABAJO EN FUNCIÓN DE LAS TEMPERATURAS.

ecuacion 35

UN SISTEMA CONSTITUIDO POR UN GAS IDEAL

ecuacion 36

ecuacion 37

W = K 2 /1 dV / V = Kln ( V ) ʃ 21 = Kln ( V

2 / V1 ) Ecuación 38

EL TRABAJO DE GAS IDEAL DURANTE UN PROCESO ISOTÉRMICO

Ecuacion 39

PROCESO POLITRÓPICO

ecuacion 40

ecuacion 42

ecuacion 43

ecuacion 44

Ecuacion 45

Ecuacion 46



t = Fr r Ecuacion 47

Ecuacion 48

Ecuacion 49

Ecuacion 50

Ecuacion 51

Ecuacion 54

PV = n RT ecuacion 55

Ecuacion 5

Ecuacion 55

Ecuacion 56

Ecuacion 57

Ecuacion 58

V = Vf + XVfg Ecuacion 59



P = m/V ecuacion 1

PV = n RT Ecuacion 2

PV = RT Ecuacion 3

X=f(y,z) Ecuacion 6

dx = Pdy + Qdz ecuacion 9

FUNCIÓN DE PUNTO INDEPENDIENTE DE LA TRAYECTORIA

dx =0 ecuación 12 ʃ

PROCESO POLITRÓPICO EL TRABAJO

H = U + pV ecuacion 93

EL TRABAJO PARA AUMENTAR LA SUPERFICIE DE UN LÍQUIDO O ESTIRAR UNA PELÍCULA LÍQUIDA

Ecuacion 105

TRABAJO DE EJE



Ecuacion 108

TRABAJO DE RESORTE

H = U + nRT Ecuacion 111

TRABAJO GRAVITACIONAL

dH = CPdT = mcPdT= nCpdT Ecuacion 112

TRABAJO DE ACELERACIÓN

Cp =A+BT+CT2+DT3 Ecuacion 114

MEZCLA DE LÍQUIDO Y VAPOR Y MV ES LA MASA DE VAPOR

Cp = Cv = C Ecuacion 121

FUNCIONES DE PUNTO Y FUNCIONES DE TRAYECTORIA

∆hfusion=hliquido-hsolido Ecuacion 125

PARA UNA DIFERENCIAL EXACTA SE CUMPLE QUE

Q=∆H=m∆h Ecuacion 128

TRABAJO EN UN PROCESO ADIABÁTICO

PVY= k Ecuacion 131

PRIMERA LEY EN SISTEMAS CERRADOS

ʃ ( Q – W )=0 Ecuación 79Ƌ Ƌ

LEY PARA SISTEMAS CERRADOS

Q - W =dE ecuacion 80ƌ ƌ



PROPIEDAD INTENSIVA

Ecuacion 81

LA ENERGÍA TOTAL DEL SISTEMA

E =EC+EP+U Ecuacion 82

SISTEMA SE ENCUENTRA INICIALMENTE EN REPOSO

Ecuacion 85

EL CAMBIO EN LA ENERGÍA POTENCIAL DE UN SISTEMA

∆EP =mg(y2 – y1 ) Ecuacion 86

LA ENERGÍA POTENCIAL PARA UN NUEVO ESTADO

EP =mgy Ecuacion 87

PROPIEDAD INTENSIVA

Ecuacion 88

PROCESO ISOBÁRICO Y DEFINICIÓN DE ENTALPÍA

q = pdV +dU Ecuación 90Ƌ

FACTOR DIFERENCIAL

Q = d(pV) + dU Ecuacion 91ƌ

PROPIEDAD CONOCIDA COMO ENTALPÍA

H=U+pV Ecuacion 93

PRIMERA LEY PARA UN PROCESO ISOBÁRICO

Q = dH Ecuación 94ƌ

CALOR TRANSFERIDO EN UN PROCESO ISOBÁRICO ES IGUAL AL CAMBIO DE ENTALPÍA.

Ecuación 95

PROCESO ISOTÉRMICO



Q = W Ecuacion 96ƌ ƌ

PROCESO ADIABÁTICO

W = - ∆U Ecuacion 99

CALOR DE REACCIÓN

QR = ∆H=Hproductos – Hreactivos Ecuacion 134

REACCIONES A VOLUMEN Y TEMPERATURA CONSTANTES

QR=∆U Ecuacion 147

LA CAPACIDAD CALORÍFICA A PRESIÓN CONSTANTE

d( ∆H

0

R) = ( ∆C

O

p) dT Ecuacion 152

EJERCICIOS

1. En el interior de un cilindro provisto de un pistón móvil se encuentran 14.2g de un gas que tiene una masa molar de 132 g/mol, 12 ºC y 167 kPa. Si elgas se expande isotérmicamente hasta una presión de 32 kPa, el calor intercambiado en este proceso, en calorías, es:

14.2g de un gas

132g/mol= masa molar

T= 12° C 230 kPa

P = 32kpa

Determinar el calor intercambiadom= 3,29T1= 12°CP1= 167kpaT2= T1P2= 32kpa



n= 14.2g (1mol/132g/mol) = 0.1075mol

1Q2 = 0.107mol. 8.31 (j/mol k) 0.889kln (167kpa/32kpa)

= 4.12k

2. Un gas, que tiene 14.2 moles, se expande isotérmicamente a 34 ºC hastaalcanzar 2.3 veces su volumen inicial. El trabajo realizado, en joule, es:

Como la temperatura del sistema se debe expresar en grados Kelvin, se usa:

La relación entra el volumen final y el inicial corresponde a 2,3 .

Reemplazando los valores en la primera ecuación, se obtiene:

3. En el interior de un recipiente rígido se encuentra un gas a -17 ºC y134kPa. Si el gas se calienta hasta 12 ºC, la presión final del gas es de:

Solución:



La presión es - 54,18 Kpa

3. En el interior de un recipiente rígido se encuentra un gas a -17 ºC y 134 kPa. Siel gas se calienta hasta 12 ºC, la presión final del gas es de

Donde:

= Presión inicial

= Temperatura inicial

= Presión final

= Temperatura final

Despejamos

Esta ley está expresada en función de la temperatura absoluta. Es decir, las temperaturas

han de expresarse en Kelvin. Entonces:



4. Un gas tiene una masa molar de 137 g/mol, se encuentra sometido a unaPresión de 3.6 atmósferas y 11 ºC. El volumen específico de este gas, enLitros/kg, es:

Volumen específicoM = masa molar en kg/mol = 0.137P= presión del gasT= temperaturaR cte de los gasesT= 11°C= 284k

V= RT/ MP

V= 0.082 atm L/mol °K x 284K / 0.137kg/molx3.6 atm

V= 47.21 L/kg

5. Las contantes de Van der Waals son a = 27R2Tc2/64Pc y b = RTc/8Pc, donde R = 8.314kPa.m3/(kmol.K). Determine la constante a y b de la ecuación de van der Waals para uncompuesto que posee una temperatura crítica es de 368 K y una presión crítica 3.4 MPa

Para que las unidades de presión sean consistentes con las unidades de laconstante R, es necesario expresar la presión crítica en kPa, así

P – 4.7MPa°

P = 4700kPa



6. Para reducir la temperatura de 69 moles de un gas, con Cv = 3.7 cal/(mol.K),desde 57 ºC a -12 ºC en un tanque cerrado de paredes rígidas, es necesarioretirar, en calorías:

Como el tanque es de paredes rígidas el proceso de enfriamiento se realiza avolumen constante, por lo que el valor a retirar será igual al cambio de la energíainterna del sistema.

Q = ∆U =n¯Cv*∆T

El calor específico a volumen constante del gas se encuentra expresado en cal/(mol*K), es necesario expresar las temperaturas en kelvin

T (K) =273.15+ (-25°C)

T (K) = 273.15

T (K) = 273.15+ (78°C)

T (K) =273.15



Remplazando la ecuación

Q = 87moles*4.5 *(351.15K*248.15K)

Q = 40324.5 Calorías

7. Se tienen 32 moles de un gas encerrado en un pistón a 42 ºC y 1.7 atm. Secomprime isotérmicamente realizando un trabajo sobre el sistema de -34 kJ. La

presión final del gas es:

32 x 42 x 1.7

-34Kj= 67,2

9. Se necesita 13.5 Kcal para fundir 189 g de una sal que tiene una masa molar de82 g/mol. Por lo tanto, su calor molar de fusión, en Kcal/mol, es:

Solución:

13,5kcal/189g (1mol/82g) = 0,071Kcal/mol

10. Un líquido inicialmente se encuentra a 32 ºC, es calentado incrementando sutemperatura en 87 ºF. Su temperatura final, en ºF, es

F = (ºC*1.8)+32

Temperatura inicial 32ºC = 89,6ºF

Tf = Ti + Ta

= 89,6 + 87= 176,6ºF

176,6ºF de temperatura final.



9. Se necesita 13.5 kcal para fundir 189 g de una sal que tiene una masamolar de 82 g/mol. Por lo tanto, su calor molar de fusión, en Kcal/mol, es:

El calor molar de fusión se define como el cambio de entalpía que ocurre durante

la transformación, de una mol de esa sustancia, de sólido a líquido. Por lo tanto:

10. Un líquido inicialmente se encuentra a 32 ºC, es calentado incrementandosu temperatura en 87 ºF. Su temperatura final, en ºF, es:

Usando esta fórmula se determina la temperatura inicial en grados Fahrenheit:

Como la temperatura se incrementa en 85°F, la temperatura final del líquido será:

La temperatura final es

11. Una pared de 67 cm de espesor y que tiene una conductividad térmica de0.64 W/(m.K), está sometida a una temperatura exterior de 362 K e interior de15 ºC. La tasa de transferencia de calor, en W/m2, que se presenta a través dela pared es:

Dónde:



• kt= conductividad térmica de la pared 0,64 W/(mK)

• dx= corresponde al espesor de la pared de 0,67 m.

• dT= Corresponde a la diferencia de temperatura entre el interior y elexterior de la pared. La temperatura del interior de la pared debeexpresarse en grados Kelvin:

• Reemplazando en la ecuación, se obtiene

Rta: La tasa de transferencia de calor que se presenta a través de lapared es 62, 95 W/m2.

Despejando el calor molar de fusión, se consigue:

Se determina el número de moles presentes en el sistema, así:



Reemplazando se obtiene:

Rta: El calor molar de fusión de la sal es de .

CONCLUSIONES



Sabemos que se efectúa trabajo cuando la energía se transfiere de uncuerpo a otro por medios mecánicos. El calor es una transferencia deenergía de un cuerpo a un segundo cuerpo que está a menor temperatura.

O sea, el calor es muy semejante al trabajo

• El calor se define como una transferencia de energía debida a unadiferencia de temperatura, mientras que el trabajo es una transferencia deenergía que no se debe a una diferencia de temperatura.

• Al hablar de termodinámica, con frecuencia se usa el término "sistema". Por sistema se entiende un objeto o conjunto de objetos que deseamosconsiderar.

• En un sistema cerrado no entra ni sale masa, contrariamente a los sistemasabiertos donde sí puede entrar o salir masa.

• Un sistema cerrado es aislado si no pasa energía en cualquiera de sus

formas por sus fronteras.• La realización de este trabajo con una estructuración de los conceptos de

termodinámica provee de mejores posibilidades de éxito al momento debuscar ponerlas en práctica.

•

• Al usar esquemas gráficos facilita la tarea de visualización de los conceptosque se

• Desea compartir y los hace más a menos de abordar, cualquier concepto otemática es susceptible de esquematizar en forma conceptual



Leonardo Valderrama

lozano

100

ANDRES HUMBERTO CASTAÑEDA

100

100

TIRONE ALBERTO PALLARES MACHADO



BIBIOGRAFIA

http://jfinternational.com/mf/termodinamica.html



Documents

ACT6_grupo 201015_67.Trabajo Colaborativo Con Solid Ado Final